Vertailumenetelmän valinta kaasumittauslaitteen kalibrointinäytteen tarkistukseen
Formaldehydi on haitallinen kaasu, jota mitataan mm. huoneilmasta. EU:n lainsäädännön määrittelemien raja-arvojen tiukennuksien takia mittaustarkkuutta on tarve parantaa. GASERA ONE FORMALDEHYDE on hyvin tarkka mittalaite jopa ppt-pitoisuuksille formaldehydin mittaamiseen. Sen mittaustarkkuutta parannetaan valitsemalla tarkempi vertailumenetelmä kalibrointinäytteen tarkistukseen.
Formaldehydi, HCHO, on väritön, pistävän hajuinen, syttyvä, reaktiivinen ja helposti polymeroituva kaasu. Sitä on hyvin pieniä määriä kaikkialla ympäristössä. Formaldehydi on suuren tuotantomäärän kemikaali, jota käytetään monipuolisesti eri teollisuudenaloilla, kuten kemikaalien, paperin, muovi- ja kumituotteiden, tekstiilien ja mineraalituotteiden valmistuksessa. (Christenhuis, 2001). Formaldehydi on haitallinen aine ja EU on asettanut raja-arvot määrille, joita huonekaluista ja muista esineistä saa vapautua huoneilmaan. Raja-arvoja on tiukennettu viimeksi säädöksessä (EU) 2023/1464 (European Union, 2023). Raja-arvojen tiukennukset asettavat uusia vaatimuksia mittaustarkkuuksiin. Opinnäytetyön tarkoituksena oli valita uusi vertailumenetelmä kaasuanalysaattorin kalibrointinäytteen pitoisuuden varmistamiseksi. Tavoitteena oli saavuttaa nykyistä ± 10 % tarkkuutta parempi vaihtoehto.
GASERA ONE FORMALDEHYDE
Gasera Oy valmistaa kaasuanalysaattoreita, joiden mittaustekniikka perustuu patentoituun piiläppäsensoriin. GASERA ONE FORMALDEHYDE käyttää valonlähteenä DFB-tyypin QCL-laseria (Distributed Feedback – Quantum Cascade), joka on asetettu formaldehydin absorptiopiikin mukaan keskipitkän infrapunan aallonpituudelle. Sillä saadaan aikaiseksi voimakas hyvin kapean kaistan säteily. Tämän takia sillä voidaan mitata yksittäisiä kaasuja hyvin tarkasti. Useimmiten laitetta käytetään formaldehydin mittaamiseen. Laserin aallonpituudessa tapahtuu luonnostaan hidasta siirtymää, joten laite korjaa aallonpituuden tasaisin väliajoin aina muutaman mittauksen jälkeen. Tämän vuoksi laitteessa on automaattinen aallonpituuden korjain ja sen ansiosta pystytään tekemään tarkkoja pitkän ajan mittauksia samalla aallonpituudella. Aallonpituuden korjaus tehdään veden absorptiopiikistä. Laitteella voidaan mitata erilaisissa kohteissa, joten näytteitä ei tarvitse kuljettaa laboratorioon analysoitavaksi. Esimerkkikuvassa on esitetty huoneilmassa tehtyjä formaldehydin mittauksia. (Gasera Oy, 2019)
Vertailumenetelmän hakeminen
Opinnäytetyön tarkoituksena oli kokeilla muutamaa toimeksiantajan valitsemaa menetelmää ja etsiä uusia vaihtoehtoisia menetelmiä, jotka olisivat matalalla kynnyksellä toteutettavissa (kohtuullinen hinta, helppokäyttöisyys, saatavuus). Gaseran käytössä on KIN-TEK Analytical Inc. -yhtiön valmistama permeaatiouuni, jolla valmistetun kaasun pitoisuuden tarkkuudeksi ilmoitettiin ± 3,5 %. (KIN-TEK, 2016). Tämä testattiin käytännössä ja todettiin, että valmistajan ilmoittama tarkkuus vaikutti hyvältä ja toistettavalta. Menetelmä valittiin vertailumenetelmäksi ja menetelmän ansiosta GASERA ONE FORMALDEHYDE -laitteen tarkkuus paranee.
KIN-TEK permeaatiouunin tuottaman kaasun pitoisuuden mittaus toteutettiin Gaseran omalla GASERA ONE FORMALDEHYDE -laitteella. KIN-TEK laitteeseen syötettiin seoskaasuna typpeä. Formaldehydi valmistettiin Trace Source™ permeaatioputkella. Permeaatioputki on noin kynän kokoinen putki, jonka sisällä on reagenssiaine, joka permeoituu hitaasti putken seinämän läpi, tuottaen formaldehydiä seoskaasun joukkoon. Permeaatioputken sertifikaatin tietojen mukaan laskennallinen konsentraatio oli 1,61 ppm ± 3,5 % 100 °C:ssa. (KIN-TEK, 2016).
Mittauksia tehtiin kolme kertaa huoneen lämmössä. Mittaukset tehtiin jokaisella kerralla siten, että permeaatiouuni tasaantui vähintään 14 h ennen mittauksia. Koska GASERA ONE FORMALDEHYDE vaatii vettä mittaukseen, lisättiin näytteeseen vettä ja HCHO-pitoisuus laimennettiin puoleen, jolloin laskennallinen pitoisuus oli 0,805 ppm. Analyysien tulokset vaihtelivat välillä 0,795 ppm – 0,807 ppm eli menetelmä toimi hyvin.
Lähteet
Tirkkonen, J. 2024. Vertailumenetelmän valinta kaasumittauslaitteen kalibrointinäytteen tarkistukseen – Theseus, Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö.
Christenhuis, E. (2001.). WHO assets. Noudettu osoitteesta https://intranet.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0014/123062/AQG2ndEd_5_8Formaldehyde.pdf
European Union. (14.07.2023.). KOMISSION ASETUS (EU) 2023/1464. Noudettu osoitteesta Eur-LEX: https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2023/1464/oj
Gasera Oy. (12.12.2017). Application note GASERA ONE FORMALDEHYDE for indoor air quality monitoring.Turku, Finland.
Gasera Oy. (2019). Gasera One User Manual. Turku: Gasera Oy.
KIN-TEK. (2016). Flexstream User´s Manual. Kin-Tek Analytical Inc
Kuva 1. Gasera Oy, 2017
Kuva 2. Gasera Oy, 2017